【手続補正書】
【提出日】平成18年8月28日(2006.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  半導体結晶を第一の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめる第一の工程と、
前記半導体結晶の第一の赤外線吸収スペクトルを測定する第二の工程と、
前記半導体結晶を第二の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめる第三の工程と、
前記半導体結晶の第二の赤外線吸収スペクトルを測定する第四の工程と、
前記第一の赤外線吸収スペクトルと前記第二の赤外線吸収スペクトルとの赤外線吸収差スペクトルを求め、特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークの強度を求める第五の工程と、
前記吸収ピークの強度に基づいて、前記半導体結晶中の不純物濃度を求める第六の工程と、
を有することを特徴とする不純物濃度測定方法。
【請求項２】  前記半導体結晶は、シリコン結晶であることを特徴とする請求項１に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項３】  前記不純物は、窒素あるいは炭素であることを特徴とする請求項１または２に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項４】  前記特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークとして９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、１０１８ｃｍ-1のいずれかの波数に現れるものを用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項５】  前記第六の工程は、前記吸収ピークの強度と予め定められた比例換算係数とに基づいて、前記不純物濃度を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項６】  一つの半導体母結晶から切り出した複数の半導体結晶を準備する工程と、
前記複数の半導体結晶の内、第一の半導体結晶を第一の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめる第一の工程と、
前記第一の半導体結晶の第一の赤外線吸収スペクトルを測定する第二の工程と、
前記複数の半導体結晶の内、第二の半導体結晶を第二の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめる第三の工程と、
前記第二の半導体結晶の第二の赤外線吸収スペクトルを測定する第四の工程と、
前記第一の赤外線吸収スペクトルと前記第二の赤外線吸収スペクトルとの赤外線吸収差スペクトルを求め、特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークの強度を求める第五の工程と、
前記吸収ピークの強度に基づいて、前記半導体結晶中の不純物濃度を求める第六の工程と、
を有することを特徴とする不純物濃度測定方法。
【請求項７】  前記半導体母結晶は、シリコン結晶であることを特徴とする請求項６に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項８】  前記不純物は、窒素あるいは炭素であることを特徴とする請求項６または７に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項９】  前記半導体母結晶は、チョクラルスキー法によって引き上げられたシリコンインゴットから切り出されたシリコンウェハであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項１０】  前記特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークとして、９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、１０１８ｃｍ-1のいずれかの波数に現れるものを用いることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項１１】  前記第六の工程は、前記吸収ピークの強度と予め定められた比例換算係数とに基づいて、前記不純物濃度を求めることを特徴とする請求項６乃至１０のいずれか１項に記載の不純物濃度測定方法。
【請求項１２】  予め不純物濃度の測定された半導体結晶を、第一の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめ、該半導体結晶の第一の赤外線吸収スペクトルを測定し、
前記半導体結晶を第二の加熱温度で、準熱平衡状態に到らしめ、前記半導体結晶の第二の赤外線吸収スペクトルを測定し、
前記第一の赤外線吸収スペクトルと前記第二の赤外線吸収スペクトルとの赤外線吸収差スペクトルを求め、特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークの強度を求め、
前記求められた吸収ピークの強度と前記予め測定された不純物濃度とに基づいて算出されることを特徴とする不純物濃度測定用比例換算係数の算出方法。
【請求項１３】  前記半導体結晶は、シリコン結晶であることを特徴とする請求項１２に記載の不純物濃度測定用比例換算係数の算出方法。
【請求項１４】  前記不純物は、窒素あるいは炭素であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の不純物濃度測定用比例換算係数の算出方法。
【請求項１５】  前記特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークとして、９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、１０１８ｃｍ-1のいずれかの波数に現れるものを用いることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の不純物濃度測定用比例換算係数の算出方法。
【請求項１６】  前記半導体結晶は、二次イオン質量分析あるいは放射化分析によって、前記不純物濃度を予め測定されたものであることを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の不純物濃度測定用換算係数の算出方法。
【請求項１７】  シリコン結晶を異なる温度で加熱し、夫々の温度で準熱平衡状態に到らしめる工程と、
前記加熱後のシリコン結晶の赤外線吸収スペクトルを夫々測定する工程と、
前記赤外線吸収スペクトルの差分に基づき、不純物窒素に起因する欠陥に対応する吸収ピークの強度を求める工程と、
前記吸収ピークの強度から前記シリコン結晶中の不純物窒素濃度を求める工程と、
を有することを特徴とするシリコン結晶中の窒素濃度測定方法。
【請求項１８】  前記特定不純物に起因する欠陥に対応する吸収ピークとして、９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、１０１８ｃｍ-1のいずれかの波数に現れるものを用いることを特徴とする請求項１７に記載のシリコン結晶中の窒素濃度測定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の実施の形態のシリコンウェハの添加窒素濃度の測定方法を説明するが、その前に、図１及び図２を参照して添加窒素濃度の測定原理を説明する。
図１参照  
図１は、本発明者らが見出した、不純物窒素濃度が３．２×１０15ｃｍ-3のシリコン結晶の９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、及び、１０１８ｃｍ-1にピークを持つ窒素関連欠陥が準熱平衡状態に達したときの吸光度の熱処理温度依存性を示す図である。
なお、この場合の不純物濃度は、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）或いは放射化学分析等によって予め正確に求めておいたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図に示すように、熱処理温度を固定して所定時間熱処理すると、窒素関連欠陥の反応が準熱平衡状態に達するので、９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、及び、ｌ０１８ｃｍ-1の各欠陥の密度に比例するピーク強度比は不純物窒素濃度によらず一定となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
したがって、９６３ｃｍ-1、９９６ｃｍ-1、及び、１０１８ｃｍ-1のピークのいずれか一つに着目したとき、熱処理温度が異なる吸光度の差は、不純物窒素濃度に応じて唯一に決まる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
まず、シリコン結晶Ａに対して６００℃で熱処理を施し準熱平衡状態に到達させたときの結晶をリファレンス結晶とし、次いで、差スペクトルが最も大きくなる８００℃で２時間熱処理を施し準熱平衡状態に到達させたときの結晶を測定結晶とし、リファレンス結晶に対する差スペクトルを測定する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
したがって、αA （８００−６００）を赤外線吸収測定より決定し、全不純物窒素濃度ＮA は上述の様に二次イオン質量分析あるいは放射化分析等で測定しておくことによって、比例換算係数κが唯一に決まる。
なお、この様な不純物窒素に由来する欠陥の熱処理に伴う準熱平衡状態への移行は熱力学的要件によって決定されるので、比例換算係数κは成長方法の違いによらず酸素を含んだシリコン結晶に共通である。